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设计学校田径运动会比赛场地

跑道=两条直道+两个半圆。
外道的弯道更长,所以起跑线要往前错开。

俯视的田径场,红色跑道围着绿色草坪
标准田径场的跑道由两条直道和两个半圆弯道组成。

跑道的两个公式

一圈长=2a+2πra 是直道长,r 是弯道半径
相邻道错开 2πd跑一整圈时;d 是道宽

本页用简化模型:每条跑道都按它的内沿计算长度,π 取 3.14。

按 2022 年版课标修订的人教版七上“综合与实践 设计学校田径运动会比赛场地”(2024 年秋季起使用,在第六章之后)。本页按“认识形状—定尺寸—算起跑线—画图测量”四步整理。

四步,设计一块田径场

先读“学什么”,再用易错点检查自己。

第1步

认识跑道的形状

直道+半圆

学什么

俯视看,跑道由两条相等的直道和两个相同的半圆弯道组成。两个半圆合起来是一个整圆:

一圈长 C=2a+2πr

a 是一条直道的长,r 是弯道(内沿)半径。

跑道由直道和半圆组成
跑道由直道和半圆组成一个跑道示意图:上下两条长度为 a 的直道,左右两个半径为 r 的半圆弯道,连成一圈。中间的长方形宽 2r。aar2r

两个半圆合起来正好是一个整圆,所以跑道一圈的长是 2a+2πr。

考点

  • 把组合图形拆成长方形和圆。
  • 两个半圆的长合起来是 2πr,不是 πr。

易错点

把直径当半径代入:中间长方形的宽是 2r,弯道半径是 r。

第2步

用方程定尺寸

已知周长求直道

学什么

如果规定一圈 400 米、弯道半径 36 米,就可以列一元一次方程求直道长 a:

2a+2×3.14×36=400

先算出已知部分,再解方程。设计时还要检查学校场地放不放得下:总长=a+2r,总宽=2r(再加上各条跑道的宽)。

考点

  • 列方程:一圈长=400。
  • 结果按题目要求保留小数。

易错点

忘了是两条直道,列成 a+2πr=400。

第3步

起跑线为什么要错开

每条跑道一样长

学什么

外道弯道的半径更大,跑的路更长。设道宽为 d:

  • 经过一个弯道,外道比相邻内道多跑 π(r+d)-πr=πd。
  • 跑一整圈(两个弯道),相邻跑道多 2πd。

所以外道的起跑线要依次往前移这么多。直道部分各道一样长,不用错开。

相邻跑道的弯道相差多少
相邻跑道的弯道相差多少两个同心的半圆弯道,内道半径 r,外道半径 r+d,d 是道宽。外道半圆比内道长 πd。rd圆心

外道半圆半径大 d,长度多 π(r+d)−πr=πd,与 r 无关。跑一整圈(两个弯道)就多 2πd。

几名运动员在错开的起跑线上准备起跑
外道的运动员站得更靠前,大家跑的路程才一样长。

考点

  • 按本页“沿内沿计算”的简化模型:400 米跑相邻道错开 2πd;200 米跑(一个弯道)错开 πd。
  • 错开距离只和道宽有关,与半径、直道长无关。

易错点

以为外道半径大,所以错开得更多。其实每相邻两道都相差 2πd,第 n 道比第 1 道多 (n−1)·2πd。

第4步

画图与测量

比例尺与面积

学什么

在纸上设计时用比例尺:图上距离=实际距离×比例尺。注意统一单位。

跑道围住的草坪面积=中间长方形+一个整圆:

S=a·2r+πr²

实地测量时,用卷尺量直道、道宽,量弯道半径可以先找圆心。

学生在操场上用卷尺测量跑道
动手量一量:直道多长?弯道半径多大?道宽多少?

考点

  • 米化厘米:1 米=100 厘米。
  • 面积公式中两个半圆合成一个整圆。

易错点

比例尺换算忘记统一单位:86 米在 1∶1000 的图上是 8.6 厘米,不是 0.086。

先自己想,再看下一步

三道例题。每次只展开一步,也可以从头看。

例题1:求直道长度

学校想建一圈 400 米的跑道,弯道内沿半径为 36 米。每条直道长多少米?(π 取 3.14)

跑道由直道和半圆组成
跑道由直道和半圆组成一个跑道示意图:上下两条长度为 a 的直道,左右两个半径为 r 的半圆弯道,连成一圈。中间的长方形宽 2r。aar2r

两个半圆合起来正好是一个整圆,所以跑道一圈的长是 2a+2πr。

  1. 设直道长 a 米。一圈=两条直道+一个整圆:

    2a+2×3.14×36=400

  2. 算出圆周部分:2×3.14×36=226.08。

    2a=400-226.08=173.92

  3. a=86.96。每条直道长 86.96 米。(这是按本题给定 36 米半径算出的示例数据,不是真实标准场地的尺寸。)

完整讲解如下;启用脚本后可以逐步展开。

例题2:起跑线错开多少

道宽 1.22 米,进行 400 米比赛(跑一整圈)。第 2 道的起跑线比第 1 道往前多少米?第 4 道比第 1 道往前多少米?(π 取 3.14,结果保留两位小数)

  1. 一整圈有两个弯道,每个弯道外道多 πd,合计多 2πd:

    2×3.14×1.22=7.6616≈7.66(米)

  2. 第 4 道比第 1 道多隔了 3 条道:

    3×7.6616=22.9848≈22.98(米)

  3. 第 2 道往前约 7.66 米,第 4 道往前约 22.98 米。(先算准确值再取近似,避免误差累加。)

完整讲解如下;启用脚本后可以逐步展开。

例题3:草坪面积

接例题 1,跑道内沿围住的草坪(直道 86.96 米,半径 36 米)面积约多少平方米?(π 取 3.14,结果取整数)

  1. 拆成中间的长方形和两个半圆(合成一个整圆)。

  2. 长方形:86.96×72=6261.12;圆:3.14×36²=3.14×1296=4069.44。

  3. 合计:6261.12+4069.44=10330.56≈10331(平方米)。

完整讲解如下;启用脚本后可以逐步展开。

轮到你,把方法用出来

9 题,每题 1 分,第一次检查计分。答完会给出提示与完整解法,做完可重做。

填空只填一个数,不写单位;π 取 3.14,按题目要求保留小数。

第1题

俯视看,标准跑道一圈由什么组成?

查看解法

两条相等的直道和两个相同的半圆弯道。

第2题

直道长 100 米,弯道半径 30 米,跑道一圈长多少米?

查看解法

2×100+2×3.14×30=200+188.4=388.4(米)。

第3题

一圈 400 米,弯道半径 35 米,每条直道长多少米?

查看解法

2a+2×3.14×35=400,2a=400-219.8=180.2,a=90.1。

第4题

道宽 1.25 米,400 米比赛中相邻跑道的起跑线相差多少米?

查看解法

2×3.14×1.25=7.85(米)。

第5题

道宽 1.2 米,200 米比赛(只过一个弯道)中相邻跑道的起跑线相差多少米?(保留两位小数)

查看解法

3.14×1.2=3.768≈3.77(米)。

第6题

400 米比赛中,相邻跑道起跑线错开的距离由什么决定?

查看解法

π(r+d)-πr=πd,r 消掉了,只和道宽 d 有关。

第7题

比例尺 1∶1000 的设计图上,一段 86 米长的直线跑道应画多少厘米?

查看解法

8600÷1000=8.6(厘米)。

第8题

直道 80 米、弯道半径 30 米,跑道内沿围住的面积是多少平方米?

查看解法

80×60+3.14×30²=4800+2826=7626(平方米)。

第9题

100 米比赛只在直道上跑,各道的起跑线应该怎样?

查看解法

直道上每条跑道长度相同,起跑线平齐。

作答只在本页内存中处理,不保存、不上传。刷新页面后重新开始。

教材位置与学习说明

本活动在教材中排在第六章“几何图形初步”之后,围绕设计学校田径运动会比赛场地展开。真实标准跑道的丈量线在内沿外侧一点,本页用“按内沿计算”的简化模型,便于理解思路。

活动名称与在目录中的位置按人教版(2024 审定)七年级上册目录核对。本页把活动整理成知识卡、例题和练习;例题与练习由鼓捣星球编写,并非原书原题,文中数据除特别说明外都是为练习设定的示例数据。本页不是出版社官方网站,请以学校发放的课本为准。

先画一张草图,标出 a、r、d,再列式。数字多的时候,把已知部分先算出来。